ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้! เกี่ยวกับเทคโนโลยีแพลตฟอร์มรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ Ultium แห่งค่าย GM

GM วางแผนที่จะสร้างผลกำไรให้กับรถยนต์ไฟฟ้าผ่านระบบวิศวกรรมอันชาญฉลาด ที่ไม่ใช่เป็นแค่การตลาด

แพลตฟอร์มแบตเตอรี่ Ultium ของค่าย General Motors ได้เข้ามาอยู่ในหน้าข่าวเมื่อเร็วๆนี้ ดังนั้น เราจะมาเจาะลึกกันว่า "แพลตฟอร์ม" นี้ประกอบด้วยอะไร โดยรวมแล้วมันคือระบบแบตเตอรี่แบบแยกส่วนที่ใช้ร่วมกัน ซึ่งให้พลังงานแก่กลุ่มมอเตอร์/ไดรฟ์ที่เกี่ยวข้อง ภายใต้การจับตาและควบคุมอย่างเข้มงวดของระบบปฏิบัติการซอฟต์แวร์ Ultifi ที่ทำงานบนระบบออกแบบไฟฟ้า Vehicle Intelligence Platform ใหม่ล่าสุดจาก GM

ตัวของ Ultium เองนั้น มันไม่ใช่ "skateboard" ด้วยตัวของมันเอง เนื่องจากยานยนต์ที่ถูกกำหนดให้รองรับมันนั้น จะใช้ระบบช่วงล่างและโครงประกอบที่แตกต่างกันเยอะมาก ซึ่งจะมันถูกปรับให้เหมาะสมกับกรณีการใช้งานที่แตกต่างกันอย่างมาก แต่สิ่งที่ Ultium เป็นจริงๆ (ฟังให้ดีๆหากคุณเป็นผู้ถือหุ้นของมันอยู่) คือ แผนงานของ GM ในการสร้างผลกำไรให้กับกลุ่มยานยนต์ โดยการแชร์ฮาร์ดแวร์ที่มีราคาแพงแก่กันและกันให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เช่น เซลล์แบตเตอรี่และระบบตรวจสอบ ระบบออกแบบเครื่องยนต์ที่สำคัญ และระบบปฏิบัติการ สิ่งนี้จะทำให้เกิดระบบที่สามารถรองรับการปรับขนาดได้อย่างน่าตื่นเต้น ซึ่งไม่มีใครเคยเห็นมาก่อนเต็มไปหมดในกลุ่มผลิตภัณฑ์ เพื่อให้กระจ่างขึ้น ลองนึกภาพว่า GM มีแบตเตอรี่และเครื่องยนต์ 19 ชุดรวมกัน ซึ่งตรงกันข้ามกับกลุ่มผลิตภัณฑ์แบบระบบเผาไหม้และระบบส่งกำลัง 550 ที่มีอยู่ในปัจจุบัน

 

แบตเตอรี่ Ultium

การออกแบบเซลล์ : จะใช้เซลล์แบตเตอรี่ทรงกระบอกแบบ laptop ที่ทำให้ Tesla เข้าสู่ตลาดได้อย่างรวดเร็ว แต่แบตเตอรี่ Ultium ใช้เซลล์แบบ pouch-type ขนาดใหญ่ (23.0 x 4.0 x 0.4 นิ้ว) ซึ่งบรรจุอัดพลังงานได้มากกว่าแบบทรงกระบอก โดยแต่ละอันจะมีน้ำหนักประมาณ 3 ปอนด์ ให้พลังงาน 0.37 กิโลวัตต์ชั่วโมง โดยสามารถจัดเรียงในแนวตั้งหรือแนวนอนก็ได้ เพื่อให้เหมาะกับความต้องการของพื้นที่ และโดยทั่วไปจะถูกรวมกันเข้าไปในจำนวน 24 เซลส์โมดูล ซึ่งการออกแบบนี้ถูกพูดถึงว่าทำให้การนำกลับมาใช้ใหม่และการรีไซเคิลง่ายขึ้น

 

สารเคมี : ที่ใช้ภายในนั้น ประกอบด้วย นิกเกิล แมงกานีส โคบอลต์ และอะลูมิเนียม ซึ่งช่วยลดการใช้โคบอลต์ลงได้ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับสูตร NMC ของ Bolt EV (ทั้งคู่เป็นลิเธียมไอออน) นอกจากนี้ อะลูมิเนียมยังช่วยเสริมความแข็งแรงของ electrodes และช่วยป้องกันการก่อตัวของลิเธียมระหว่างการชาร์จอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจรได้ มันช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ได้เป็นอย่างดี และลดความกังวลเกี่ยวกับการชาร์จอย่างรวดเร็วในแบบ DC บ่อยๆ แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัล รุ่นที่ 2 ที่ใช้ silicon-based electrolyte กำลังได้รับการพัฒนากับ SolidEnergy แม้พวกมันยังไม่ได้อยู่ในขั้นตอนที่เป็นรูปเป็นร่าง แต่พวกเขาก็สัญญาว่าจะเพิ่มความหนาแน่นต่อพลังงานของแบตเตอรี่ NMCA เป็นสองเท่าที่ 60 เปอร์เซ็นต์ ของต้นทุนของเซลล์รุ่นแรก และพวกเขาก็จะทำให้เข้ากันได้กับสิ่งที่มีมาก่อน ดังนั้น เจ้าของผลิตภัณฑ์ Ultium รุ่นแรกจึงสามารถอัพเกรดมันได้ ต้องขอขอบคุณมา ณ ที่นี้

 

การจัดการแบตเตอรี่แบบไร้สาย : แบรนด์ GM จะเป็นรายแรกที่จะมอนิเตอร์เซลล์แบตเตอรี่แบบไร้สาย โดยใช้คลื่นความถี่ 2.4-GHz ซึ่งคล้ายกับระบบบลูทูธ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุน น้ำหนัก ความซับซ้อน ปัญหาการรับประกัน และลดพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับบัดกรีของการเชื่อมต่อแบบมีสายทั้งหมด โดยจะตรวจสอบพลังงานของแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่องและแบ่งปันข้อมูลกับระบบคลาวด์ เพื่อตรวจหาปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับกรณีการใช้งานในแบตเตอรี่บางรุ่น ฯลฯ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถตั้งโปรแกรมแฟลชใหม่ได้ เมื่อทำการปรับปรุงระบบเคมีของแบตเตอรี่ให้ใหม่ขึ้น หรือเมื่อนำชุดแบตเตอรี่กลับมาใช้ใหม่อีกครั้ง บางทีอาจจะเป็นในการจัดเก็บพลังงานกริด

 

สมรรถนะและพิสัย : ด้วยโมดูลแบตเตอรี่ Ultium 24 เซลล์แต่ละอันนั้น มันดีพอสำหรับการจุพลังงาน 8.9 kWh ซึ่งคาดกันว่าจะเห็นชุดโมดูลทั้งหมด 6 ชุด ซึ่งจะมีความจุกว่า 50-kWh ที่สามารถใช้งานได้ในยานพาหนะขนาดที่เล็กที่สุด เบาที่สุด และโมดูลชุดแบตเตอรี่อันทรงพลังขนาด 200-kWh (ที่สามารถใช้งานได้) จะเข้าไปเติมเต็มพิสัยให้กับ GMC Hummer EV โดยพิสัยอัตราการวิ่งของ GMC ในตอนหลังนี้อยู่ที่ 329 ไมล์ (ซึ่งน้ำหนักรถนั้นเกินขีดจำกัดสำหรับการทดสอบของ EPA) แต่ยานยนต์ที่มีน้ำหนักเบากว่าที่มีชุดแบตเตอรี่ที่ใหญ่ที่สุด ควรมีพิสัยวิ่งได้เกิน 400 ไมล์ ในขณะที่ชุดแบตเตอรี่ขนาด 100-kWh ในรถ Cadillac Lyriq จะมีพิสัยวิ่งได้มากกว่า 300 ไมล์

 

แรงดันไฟและการชาร์จ : ชุดแบตเตอรี่ Ultium ส่วนใหญ่จะทำงานที่ 400 โวลต์ ซึ่งสามารถชาร์จแบบ DC ได้อย่างรวดเร็วที่กำลังไฟสูงสุด 250 กิโลวัตต์ อย่างไรก็ตาม ชุดแบตเตอรี่ 400 โวลต์ ทั้ง  2 ชุด ของรถ Hummer EV จะสามารถต่อสายแบบอนุกรม เพื่อจำลองระบบ 800 โวลต์ระหว่างการชาร์จ ซึ่งจะช่วยให้เครื่องชาร์จพลังงานได้เพิ่มเป็ 350 กิโลวัตต์ ซึ่งสามารถวิ่งได้ 100 ไมล์ ในระยะเวลาชาร์จเพียง 10 นาที

 

มูลค่า : การออกแบบที่ชาญฉลาด การใช้สารเคมีสูตร NCMA และการผลิตแบบบูรณาการในแนวตั้ง ได้ลดต้นทุนต่อระดับชุดลงเหลือเกือบ 100 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ 1 ใน 10 ของ Chevy Volt ปี 2010 ซึ่งนี่เป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ Ultium มีกำไร

 

ตระกูลเครื่องยนต์ Ultium

ตอนเปิดตัวครั้งแรก เครื่องยนต์แบบ three oil-cooled axial-flux (ตัวที่มีรูปร่างคล้ายลำกล้องปืนแบบดั้งเดิม ไม่ใช่แบบแพนเค้กที่ใหม่กว่า) ถูกได้รับการพิจารณา โดยเป็นเครื่องยนต์แบบ permanent-magnet 2 ตัว ที่รองรับกำลังสูงสุด 241 และ 342 แรงม้า และแบบเหนี่ยวนำกระแสสลับ 1 ตัว ที่เหมาะสำหรับกำลัง 83 แรง โดยเครื่องแบบหลังนี้ได้ถูกจับคู่กับหนึ่งในรุ่นก่อนหน้านี้ เพื่อให้เกิด AWD ที่มีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากมันจะไม่สร้างการลากด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อมีการ "เคลื่อนที่" เหมือนกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ดูเหมือนว่าแผ่นโลหะที่ซ้อนกันเพื่อสร้าง stator จะถูกใช้ร่วมกันกับมอเตอร์ที่มีพลังงานมากขึ้น ซึ่งจะทำให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ขดลวดของพวกมันจะ "หมุน" ได้มากขึ้น และโรเตอร์ของพวกมันอาจใช้แม่เหล็กถาวรร่วมกันมากขึ้น โดยทั้งหมดสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้เครื่องมือทั่วๆไป และมอเตอร์ทั้งหมดจะถูกรวมเข้ากับไดรฟ์ที่ลดขนาดลงและอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า นอกจากนี้ GM จะใช้กลยุทธ์การควบคุมที่จะปรับกำลังไฟฟ้าให้เข้าอย่างละเอียดทุก 10 มิลลิวินาที ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพเป็นเกือบร้อยละ 97 และให้การควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้นระหว่างที่แทรกแซงการควบคุมความเสถียร

 

คลื่นลูกแรกของผลิตภัณฑ์ Ultium จะรวมมอเตอร์ 3 ตัวนี้ไว้ในชุดขับเคลื่อน 5 ชุด โดยมอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุด 2 ตัว จะเชื่อมต่อกันเพื่อประสิทธิภาพที่สูงในการขับเคลื่อนล้อหลัง บวกกับการใช้มอเตอร์แบบเดี่ยวสำหรับมอเตอร์อีก 3 ตัวที่เหลือ (ทั้งงานหนักและงานเบาได้รับการออกแบบมาสำหรับใช้มอเตอร์ขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้เราต้องมี 5 ยูนิต) 

 

ระบบปฏิบัติการ Ultifi

ตอนนี้เราได้เข้าสู่ยุคของยานยนต์ที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์แล้ว และในเรื่องนี้ Ultium EV จะกลายเป็นส่วนปลายสุดของหอกที่ชื่อว่า GM พวกเขาจะแชร์เวอร์ชั่นของงานออกแบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับแพลตฟอร์ม Vehicle Intelligence Platform ของ GM ที่ถูกเปิดตัวในปี 2019 ซึ่งให้พลังในการประมวลผลที่รวดเร็วและการเชื่อมต่อกับคลาวด์ที่ปลอดภัยในโลกไซเบอร์ ซึ่งจะช่วยให้การอัปเดตเกิดได้ผ่านทางชั้นอากาศ รวมถึงการสื่อสารระหว่างรถกับทุกอย่าง และการเข้าสู่ระบบอีคอมเมิร์ซ กล่าวโดยพื้นฐานแล้ว มันทำให้ยานยนต์มีพฤติกรรมเหมือนกับสมาร์ทโฟน ในส่วนของ user interface จะใช้ระบบปฏิบัติการของ Ultifi และเนื่องจากเป็นระบบปฏิบัติการ Linux จึงเป็นเรื่องง่ายสำหรับผู้ขายที่เป็นบุคคลที่สาม ในการพัฒนาแอปที่จะสามารถทำงานได้บน Ultifi หากได้รับการอนุมัติจาก GM

 

Ultifi ออกแบบมาเพื่อทำสองสิ่งสำหรับ General Motors คือ เพิ่ม loyalty ของลูกค้า และสร้างรายได้ใหม่ๆ สิ่งนี้จะมาจากการสมัครรับเนื้อหาแบบสตรีมมิ่ง บริการเจ้าหน้าที่แบบ concierge และการขายการอัพเกรดแบบถาวร หรือการเช่าฟีเจอร์แบบชั่วคราว ที่มีให้ตลอดอายุการใช้งานของรถยนต์ ด้านล้างนี้เป็นเพียงบางส่วนที่คาดการณ์ไว้สำหรับการเปิดตัวในอนาคตที่อาจเกิดขึ้น

 

- การอนุญาตขับขี่ยานพาหนะ โดยใช้กล้องที่หันหน้าไปทางคนขับและใช้ระบบซอฟต์แวร์จดจำใบหน้า

- ระบบปิดหน้าต่าง/หลังคาอัตโนมัติ ตามลิงก์ที่เชื่อมไปยังส่วนพยากรณ์อากาศประจำท้องถิ่น

- แอพท้องฟ้าจำลอง โดยใช้ตำแหน่ง GPS เพื่อระบุกลุ่มดาวที่ใกล้เคียงบนหน้าจอ infotainment

- โหมด Gesundheit ซึ่งจะทำการปิดหน้าต่างและเปิดใช้งานการหมุนเวียนของอากาศ เมื่อจำนวนละอองเกสรสูงเกินค่าปกติ

- การตรวจสอบการพื้นผิวจราจรในบริเวณใกล้เคียง เพื่อให้รู้ถึงจุดน้ำแข็ง จุดลื่น หลุมบ่อ หรือสิ่งกีดขวาง ฯลฯ

- ระบบส่งกำลังและระบบกันสะเทือนที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการใช้งานระหว่างวันติดตาม

 

ที่มา Motortrend 

# # # #